DE2236771C3

DE2236771C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Formteils aus geschäumtem Polystyrol

Info

Publication number: DE2236771C3
Application number: DE2236771A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Bucher Guyer AG
Current assignee: Bucher Guyer AG
Priority date: 1971-08-13
Filing date: 1972-07-26
Publication date: 1979-11-08
Also published as: GB1395225A; JPS4828060A; ATA653772A; CH547164A; DE2236771B2; AT327529B; SE401337B; DE2236771A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils aus geschäumtem Polystyrol mit verfestigter Außenschicht, ausgehend von in einen Formhohlraum eingeführtem vorexpandiertem Polystyrolgranulat, wobei die verfestigte Außenschicht durch Erhitzen mittels Dampfzufuhr zur Oberfläche des im Formhohlraum verbleibenden Formteils erzielt wird.

Bei einem derartigen Verfahren (US-PS 35 90 105) wird eine mit vorexpandiertem Polystyrol angereicherte Form mit einer die Form umschließenden Dampfkammer in Verbindung gebracht, in die Dampf unter einem Überdruck von 8 atü eingeführt wird. Dieser Dampfdruck wird während etwa 5 Sek. bis zu 3 atü abgesenkt und anschließend bei geschlossenem Dampfventil innerhalb einer Zeitspanne von etwa 1 Minute weiter auf einen Druck in der Dampfkammer von lediglich 1 atü. Durch anschließendes Einbringen von Wasser in die Dampfkammer wird der Formkörper abgekühlt, so daß er nach etwa 5 Minuten entformbar ist. Dabei wird zwar eine gewisse Oberflächenglätte und -härte des Formteils erzielt, jedoch läßt die Qualität dieser Außenschicht zu wünschen übrig. Von besonderem Nachteil ist die Tatsache, daß mit einem außerordentlich hohen Druck gearbeitet werden muß und daß sich aufgrund der großen Druckreduktion in der Form ein entsprechend großes Temperaturgefälle zeigt, das eine unerwünschte Kondensatbildung zur Folge hat. Außerdem muß zur Beseitigung nachteiliger Spannungen im Formkörper aufgrund der ursprünglichen Druckanwendung mit anschließender Druckabsenkung ein abschließendes Expandieren über eine längere Zeit erfolgen.

Bei einem weiterhin bekannten Verfahren (DE-PS 9 46 085) bedarf es einer Erwärmung der Form durch Lagerung in 25° warmen Wasser über eine Zeitdauer von etwa 25 Minuten. Anschließend ist es erforderlich, dieselbe Form noch 100 Minuten in heißer Luft zu lagern. Ein derartiges Verfahren ist industriell kaum anwendbar, da mit dem Wechsel der zum Einsatz gelangenden Verfahrensmedien nicht nur relativ viel Zeit in Anspruch genommen wird sondern auch entsprechend verwickelte Einrichtungen erforderlich sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auf einfachere Weise in kürzerer Zeit und mit geringerem

ίο Energieaufwand ein Formteil aus Polystyrol mit verfestigter Außenhaut zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Polystyrolgranulat zuerst in der Bedampfungsphase mittels Sattdampf mit einem Druck unter 2 atü durchschäumt wird, und daß dann die Außenflächen in einer zweiten Bedampfungsphase mittels überhitztem Dampf auf eine Temperatur zwischen 120° und 250⁰C, die höher ist als die Temperatur beim Schäumen, erhitzt werden.

Damit läßt sich beim erfindungsgemäßen Verfahren das Ausschäumen der in der Form befindlichen Polystyrolschiittung schon mit einem Niederdruck unter 2 atü erreichen, wobei ein gleichförmiges Gefüge im Formkörper erzielt wird. Beim anschließenden Einführen des überhitzten Dampfes werden dann die Wände des Formhohlraumes relativ schnell auf die Temperatur gebracht, die erforderlich ist, um das expandierte Polystyrol des Formkörpers im Bereich der Wände zur Bildung einer glatten und harten Oberfläche zu schmelzen. Durch die zeitliche Folge der beiden Bedampfungsphasen wird in der ersten Bedampfungsphase eine vollständig geschäumte homogene Innenstruktur erreicht, während in der zweiten Bedampfungsphase die Hartschicht an der Oberfläche des Formteils erzeugt wird. Die homogene Innenstruktur gewährleistet in vorteilhafter Weise die größtmögliche Verzugsfreiheit des Formteils.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Dampferzeuger, der über eine Dampfzuleitung mit einer Dampfstoßform verbunden ist, die einen von mindestens einer Dampfkammer umschlossenen Formhohlraum hat, ist dadurch gekennzeichnet, daß in die Dampfzuleitung ein Dampfüberhitzer eingebaut ist und daß die Dampfzuleitung in ein unmittelbar an einer Basisplatte des Formhohlraums liegendes Leitungssystem mündet, das seinerseits mit dem Dampfdüsen aufweisenden Dampfraum über Bohrungen verbunden ist.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Dampfstoßform, wobei ein Formkernteil in der Seitenansicht und ein Formmantelteil im Vertikalschnitt I-I gezeichnet ist,

F i g. 2 eine Sicht auf eine Dampfverteilerplatte, im Schnitt H-H des Formmantelteils gesehen, und

F i g. 3 eine schematische Darstellung der gesamten Vorrichtung.

Von einer Formmaschine ist nur deren Form dargestellt, welche, wie F i g. 1 zeigt, aus einem Formmantelteil 1 und einem Formkernteil 2 besteht. Der nur schematisch gezeichnete Formkernteil 2 ist durch nicht gezeichnete Antriebsmittel in Richtung zum Formmantelteil 1 bewegbar und bildet mit dem Letzteren in der Formschließstellung einen geschlossenen Formhohlraum 3, in welchem der Formteil gebildet wird.

Beim Formmantelteil 1 umschließen eine Basisplatte 4 und Wände 5 eine Dampfkammer 6, wobei in der

Letzteren eine Dampfverteilerplatte 7 an der Basisplatte 4 dicht anliegt. Im Zentrum der Dampfverteilerplatte / mündet eine Dampfzuleitung 8 in ein Leitungssystem, welches aus kreuzweise angelegten Hauplkanälen 9 und aus Zweigkanälen 10 besteht. Das Ende jedes Zweigkanals 10 ist über eine Bohrung 11 mit der Dampfkammer 6 leitungsverbunden, welche ihrerseits über Dampfdüsen 12 mit dem Formhohlraum 3 Leitungsverbindung hat.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist ist die Dampfzuleitung 8 über ein Dreiwegventil 13 an einen Dampferzeuger 14 angeschlossen. Vom Dreiwegventil 13 verzweigt eine Nebenschlußleitung 15, die zu einem Dampfüberhitzer 16 führt.

Wie in der Zeichnung nicht dargestellt ist, hat der Formkernteil 2 im wesentlichen die gleiche Ausbildung wie der Formmantelteil 1, mit einer ebenfalls mit Dampf beaufschlagbaren Dampfkammer. Der Übersicht halber sind auch die weiteren zu einer Form gehörenden Organe, wie Materialinjektoren, Kühleinrichtungen, und Auswerfer nicht dargestellt.

In der ersten Bedampfungsphase ist bei entsprechender Stellung des Dreiwegventils 13 der Dampfüberhitzer 16 ausgeschaltet. Nachdem der Formhohlraum 3 mit vorexpandiertem Polystyrol beschickt worden ist, strömt Sattdampf vom Dampferzeuger 14 über Dreiwegventil 13 und Dampfzuleitung 8 in die Hauptkanäle 9 und Zweikanäle 10 des Leitungssystems und erwärmt dabei die Basisplatte 4, so daß unter dieser Wärmeeinwirkung der Verschäumprozeß der benachbart der Basisplatte 4 liegenden Polystyrolperlen bereits beginnt. Der über die Bohrungen 11 weiterströmende und in der Dampfkammer 6 sich speichernde Sattdampf wird anschließend über die Dampfdüsen 12 dem Formhohlraum 3 zugeführt und durchdringt in diesem die ganze Polystyrolschüttung, womit die Ausschäumung derselben fortgesetzt wird. Das Polystyrolgranulat ist in der Folge in einem Erweichungszustand.

Für die zweite Bedampfungsphase wird mit Umstellung des Dreiwegventils 13 der Dampf über die Nebenschlußleitung 15 umgeleitet, mit dem Dampfüberhitzer 16 auf über 120⁰C überhitzt und anschließend auf gleichem Leitungsweg in den Formhohlraum 3 eingeleitet Das in der ersten Bedampfungsphase bereits in Erweichungszustand übergegangene Polystyrol hat vorgängig eine solche Kompaktheit erlangt, daß dieses dem Dampf den Durchtritt durch seine inneren Partien verwehrt Aus dieser Dampfstauung resultiert eine an der Basisplatte 4 sich auswirkende Wärmekonzentration, weiche schließlich das Polystyrol im örtlichen Bereich der Basisplatte 4 vom Erweichungszustand in einen Schmelzzustand übergehen läßt Diese derart in einer Außenschicht des Formlings erzeugte Schmelze wird im anschließenden Kühlprozeß in den Festzustand überführt und bildet eine den Formling umgebende, geglättete Schale, welche diesem formbeständige und verschleißfeste Eigenschaften verleiht In den Kernpartien hingegen, bei welchen der Schäumprozeß nur bis zur Erweichung der Polystyrolperlen getrieben wurde, bilden diese im verschweißten Erstarrungszustand eine Masse von geringem Raumgewicht welches dem Formling die Leichtigkeit und eine hohe Wärmeisolierfähigkeit gibt.

Es ist vorteilhaft den vorstehend beschriebenen zwei Bedampfungsphasen noch eine dritte Bedampfungsphase folgen zu lassen, in welcher die Dampftemperatur wieder unter 120⁰C reduziert wird. Es soll damit beim nachfolgenden Wasserkühlprozeß ein allzu brüskes Abschrecken des Formlings vermieden werden, um insbesondere bei verzugsempfindlichen Formteilen innere Spannungen auf einem Minimum zu halten.

Um in der zweiten Bedampfungsphase auf eine Dampftemperatur von über 120°C zu kommen, könnte dies auch auf dem Weg einer entsprechenden Druckerhöhung des Dampfes erreicht werden. Unter Weglassung eines Dampfüberhitzers müßten dazu in der Dampfzuleitung automatische Steuerungsmittel zur Veränderung des Dampfdruckes vorgesehen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Formteiles aus geschäumten Polystyrol mit verfestigter Außenschicht, ausgehend von in einen Formhohlraum eingeführtem, vorexpandiertem Polystyrolgranulat, wobei die verfestigte Außenschicht durch Erhitzen mittels Dampfzufuhr zur überfläche des im Formhohlraum verbleibenden Formteils erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Polystyrolgranulat zuerst in der Bedampfungsphase mittels Sattdampf mit einem Druck unter 2 atü durchschäumt wird, und daß dann die Außenflächen in einer zweiten Bedampfungsphase mittels überhitztem Dampf auf eine Temperatur zwischen 120° und 250⁰C, die höher ist als die Temperatur beim Schäumen, erhitzt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Dampferzeuger, der über eine Dampfzuleitung mit einer Dampfstoßform verbunden ist, die einen von mindestens einer Dampfkammer umschlossenen Formhohlraum hat, dadurch gekennzeichnet, daß in die Dampfzuleitung (8) ein Dampfüberhitzer (16) eingebaut ist und daß die Dampfzuleitung (8) in ein unmittelbar an einer Basisplatte (4) des Formhohlraums (3) liegendes Leitungssystem (9, 10) mündet, das seinerseits mit dem Dampfdüsen aufweisenden Dampfraum (6) über Bohrungen (11) verbunden ist.